基于Docker快速搭建多節(jié)點(diǎn)Hadoop集群
【編者的話】Docker最核心的特性之一，就是能夠?qū)⑷魏螒?yīng)用包括Hadoop打包到Docker鏡像中。這篇教程介紹了利用Docker在單機(jī)上快速搭建多節(jié)點(diǎn)Hadoop集群的詳細(xì)步驟。作者在發(fā)現(xiàn)目前的Hadoop on Docker項(xiàng)目所存在的問題之后，開發(fā)了接近最小化的Hadoop鏡像，并且支持快速搭建任意節(jié)點(diǎn)數(shù)的Hadoop集群。

項(xiàng)目已經(jīng)更新!!!

請(qǐng)查看基于Docker搭建Hadoop集群之升級(jí)版

一. 項(xiàng)目簡介

GitHub: kiwanlau/hadoop-cluster-docker

直接用機(jī)器搭建Hadoop集群是一個(gè)相當(dāng)痛苦的過程，尤其對(duì)初學(xué)者來說。他們還沒開始跑wordcount，可能就被這個(gè)問題折騰的體無完膚了。而且也不是每個(gè)人都有好幾臺(tái)機(jī)器對(duì)吧。你可以嘗試用多個(gè)虛擬機(jī)搭建，前提是你有個(gè)性能杠杠的機(jī)器。

我的目標(biāo)是將Hadoop集群運(yùn)行在Docker容器中，使Hadoop開發(fā)者能夠快速便捷地在本機(jī)搭建多節(jié)點(diǎn)的Hadoop集群。其實(shí)這個(gè)想法已經(jīng)有了不少實(shí)現(xiàn)，但是都不是很理想，他們或者鏡像太大，或者使用太慢，或者使用了第三方工具使得使用起來過于復(fù)雜。下表為一些已知的Hadoop on Docker項(xiàng)目以及其存在的問題。

項(xiàng)目 鏡像大小 問題
sequenceiq/hadoop-docker:latest 1.491GB 鏡像太大，只支持單個(gè)節(jié)點(diǎn)
sequenceiq/hadoop-docker:2.7.0 1.76 GB
sequenceiq/hadoop-docker:2.60 1.624GB

sequenceiq/ambari:latest 1.782GB 鏡像太大，使用太慢，使用復(fù)雜
sequenceiq/ambari:2.0.0 4.804GB
sequenceiq/ambari:latest:1.70 4.761GB

alvinhenrick/hadoop-mutinode 4.331GB 鏡像太大，構(gòu)建太慢，增加節(jié)點(diǎn)麻煩，有bug

我的項(xiàng)目參考了alvinhenrick/hadoop-mutinode項(xiàng)目，不過我做了大量的優(yōu)化和重構(gòu)。alvinhenrick/hadoop-mutinode項(xiàng)目的GitHub主頁以及作者所寫的博客地址如下：
GitHub：Hadoop (YARN) Multinode Cluster with Docker
博客：Hadoop (YARN) Multinode Cluster with Docker

下面兩個(gè)表是alvinhenrick/hadoop-mutinode項(xiàng)目與我的kiwenlau/hadoop-cluster-docker項(xiàng)目的參數(shù)對(duì)比：

鏡像名稱 構(gòu)建時(shí)間 鏡像層數(shù) 鏡像大小
alvinhenrick/serf 258.213s 21 239.4MB
alvinhenrick/hadoop-base 2236.055s 58 4.328GB
alvinhenrick/hadoop-dn 51.959s 74 4.331GB
alvinhenrick/hadoop-nn-dn 49.548s 84 4.331GB

鏡像名稱 構(gòu)建時(shí)間 鏡像層數(shù) 鏡像大小
kiwenlau/serf-dnsmasq 509.46s 8 206.6 MB
kiwenlau/hadoop-base 400.29s 7 775.4 MB
kiwenlau/hadoop-master 5.41s 9 775.4 MB
kiwenlau/hadoop-slave 2.41s 8 775.4 MB

可知，我主要優(yōu)化了這樣幾點(diǎn)：
更小的鏡像大小
更快的構(gòu)造時(shí)間
更少的鏡像層數(shù)

更快更方便地改變Hadoop集群節(jié)點(diǎn)數(shù)目
另外，alvinhenrick/hadoop-mutinode項(xiàng)目增加節(jié)點(diǎn)時(shí)需要手動(dòng)修改Hadoop配置文件然后重新構(gòu)建hadoop-nn-dn鏡像,然后修改容器啟動(dòng)腳本，才能實(shí)現(xiàn)增加節(jié)點(diǎn)的功能。而我通過shell腳本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)話，不到1分鐘可以重新構(gòu)建hadoop-master鏡像，然后立即運(yùn)行！本項(xiàng)目默認(rèn)啟動(dòng)3個(gè)節(jié)點(diǎn)的Hadoop集群，支持任意節(jié)點(diǎn)數(shù)的Hadoop集群。

另外，啟動(dòng)Hadoop，運(yùn)行wordcount以及重新構(gòu)建鏡像都采用了shell腳本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。這樣使得整個(gè)項(xiàng)目的使用以及開發(fā)都變得非常方便快捷。

開發(fā)測(cè)試環(huán)境
操作系統(tǒng)：ubuntu 14.04 和 ubuntu 12.04
內(nèi)核版本: 3.13.0-32-generic
Docker版本：1.5.0 和1.6.2

小伙伴們，硬盤不夠，內(nèi)存不夠，尤其是內(nèi)核版本過低會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行失敗。

二. 鏡像簡介

本項(xiàng)目一共開發(fā)了4個(gè)鏡像：
serf-dnsmasq
hadoop-base
hadoop-master
hadoop-slave

serf-dnsmasq鏡像
基于ubuntu:15.04 （選它是因?yàn)樗钚。皇且驗(yàn)樗钚拢?br> 安裝serf: serf是一個(gè)分布式的機(jī)器節(jié)點(diǎn)管理工具。它可以動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)所有Hadoop集群節(jié)點(diǎn)。
安裝dnsmasq: dnsmasq作為輕量級(jí)的DNS服務(wù)器。它可以為Hadoop集群提供域名解析服務(wù)。

容器啟動(dòng)時(shí)，master節(jié)點(diǎn)的IP會(huì)傳給所有slave節(jié)點(diǎn)。serf會(huì)在container啟動(dòng)后立即啟動(dòng)。slave節(jié)點(diǎn)上的serf agent會(huì)馬上發(fā)現(xiàn)master節(jié)點(diǎn)（master IP它們都知道嘛），master節(jié)點(diǎn)就馬上發(fā)現(xiàn)了所有slave節(jié)點(diǎn)。然后它們之間通過互相交換信息，所有節(jié)點(diǎn)就能知道其他所有節(jié)點(diǎn)的存在了。（Everyone will know Everyone）。serf發(fā)現(xiàn)新的節(jié)點(diǎn)時(shí)，就會(huì)重新配置dnsmasq，然后重啟dnsmasq。所以dnsmasq就能夠解析集群的所有節(jié)點(diǎn)的域名啦。這個(gè)過程隨著節(jié)點(diǎn)的增加會(huì)耗時(shí)更久，因此，若配置的Hadoop節(jié)點(diǎn)比較多，則在啟動(dòng)容器后需要測(cè)試serf是否發(fā)現(xiàn)了所有節(jié)點(diǎn)，DNS是否能夠解析所有節(jié)點(diǎn)域名。稍等片刻才能啟動(dòng)Hadoop。這個(gè)解決方案是由SequenceIQ公司提出的，該公司專注于將Hadoop運(yùn)行在Docker中。參考這個(gè)演講稿。

hadoop-base鏡像
基于serf-dnsmasq鏡像
安裝JDK（OpenJDK）
安裝openssh-server，配置無密碼SSH
安裝vim：介樣就可以愉快地在容器中敲代碼了
安裝Hadoop 2.3.0: 安裝編譯過的Hadoop（2.5.2， 2.6.0， 2.7.0 都比2.3.0大，所以我懶得升級(jí)了）

另外，編譯Hadoop的步驟請(qǐng)參考我的博客。

如果需要重新開發(fā)我的hadoop-base, 需要下載編譯過的hadoop-2.3.0安裝包，放到hadoop-cluster-docker/hadoop-base/files目錄內(nèi)。我編譯的64位hadoop-2.3.0下載地址：hadoop-2.3.0

另外，我還編譯了64位的Hadoop 2.5.2、2.6.0,、2.7.0, 其下載地址如下：

• hadoop-2.3.0
• hadoop-2.5.2
• hadoop-2.6.0
• hadoop-2.7.0

hadoop-master鏡像
基于hadoop-base鏡像
配置hadoop的master節(jié)點(diǎn)
格式化namenode

這一步需要配置slaves文件，而slaves文件需要列出所有節(jié)點(diǎn)的域名或者IP。因此，Hadoop節(jié)點(diǎn)數(shù)目不同時(shí)，slaves文件自然也不一樣。因此，更改Hadoop集群節(jié)點(diǎn)數(shù)目時(shí)，需要修改slaves文件然后重新構(gòu)建hadoop-master鏡像。我編寫了一個(gè)resize-cluster.sh腳本自動(dòng)化這一過程。僅需給定節(jié)點(diǎn)數(shù)目作為腳本參數(shù)就可以輕松實(shí)現(xiàn)Hadoop集群節(jié)點(diǎn)數(shù)目的更改。由于hadoop-master鏡像僅僅做一些配置工作，也無需下載任何文件，整個(gè)過程非常快，1分鐘就足夠了。

hadoop-slave鏡像
基于hadoop-base鏡像
配置hadoop的slave節(jié)點(diǎn)

鏡像大小分析

下表為sudo docker images的運(yùn)行結(jié)果：
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRTUAL SIZE
index.alauda.cn/kiwenlau/hadoop-slave 0.1.0 d63869855c03 17 hours ago 777.4 MB
index.alauda.cn/kiwenlau/hadoop-master 0.1.0 7c9d32ede450 17 hours ago 777.4 MB
index.alauda.cn/kiwenlau/hadoop-base 0.1.0 5571bd5de58e 17 hours ago 777.4 MB
index.alauda.cn/kiwenlau/serf-dnsmasq 0.1.0 09ed89c24ee8 17 hours ago 206.7 MB
ubuntu 15.04 bd94ae587483 3 weeks ago 131.3 MB

易知以下幾個(gè)結(jié)論：
serf-dnsmasq鏡像在ubuntu:15.04鏡像的基礎(chǔ)上增加了75.4MB
hadoop-base鏡像在serf-dnsmasq鏡像的基礎(chǔ)上增加了570.7MB
hadoop-master和hadoop-slave鏡像在hadoop-base鏡像的基礎(chǔ)上大小幾乎沒有增加

下表為sudo docker history index.alauda.cn/kiwenlau/hadoop-base:0.1.0的部分運(yùn)行結(jié)果
IMAGE CREATED CREATED BY SIZE
2039b9b81146 44 hours ago /bin/sh -c #(nop) ADD multi:a93c971a49514e787 158.5 MB
cdb620312f30 44 hours ago /bin/sh -c apt-get install -y openjdk-7-jdk 324.6 MB
da7d10c790c1 44 hours ago /bin/sh -c apt-get install -y openssh-server 87.58 MB
c65cb568defc 44 hours ago /bin/sh -c curl -Lso serf.zip https://dl.bint 14.46 MB
3e22b3d72e33 44 hours ago /bin/sh -c apt-get update && apt-get install 60.89 MB
b68f8c8d2140 3 weeks ago /bin/sh -c #(nop) ADD file:d90f7467c470bfa9a3 131.3 MB

可知：
基礎(chǔ)鏡像ubuntu:15.04為131.3MB
安裝OpenJDK需要324.6MB
安裝Hadoop需要158.5MB
Ubuntu、OpenJDK與Hadoop均為鏡像所必須，三者一共占了614.4MB

因此，我所開發(fā)的hadoop鏡像以及接近最小，優(yōu)化空間已經(jīng)很小了。

下圖顯示了這個(gè)項(xiàng)目的鏡像結(jié)構(gòu)：

三. 3節(jié)點(diǎn)Hadoop集群搭建步驟

1. 拉取鏡像
   sudo docker pull index.alauda.cn/kiwenlau/hadoop-master:0.1.0
   sudo docker pull index.alauda.cn/kiwenlau/hadoop-slave:0.1.0
   sudo docker pull index.alauda.cn/kiwenlau/hadoop-base:0.1.0
   sudo docker pull index.alauda.cn/kiwenlau/serf-dnsmasq:0.1.0

3_5分鐘OK也可以直接從我的DokcerHub倉庫中拉取鏡像，這樣就可以跳過第2步：
sudo docker pull kiwenlau/hadoop-master:0.1.0
sudo docker pull kiwenlau/hadoop-slave:0.1.0
sudo docker pull kiwenlau/hadoop-base:0.1.0
sudo docker pull kiwenlau/serf-dnsmasq:0.1.0

查看下載的鏡像：
sudo docker images

運(yùn)行結(jié)果：
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRTUAL SIZE
index.alauda.cn/kiwenlau/hadoop-slave 0.1.0 d63869855c03 17 hours ago 777.4 MB
index.alauda.cn/kiwenlau/hadoop-master 0.1.0 7c9d32ede450 17 hours ago 777.4 MB
index.alauda.cn/kiwenlau/hadoop-base 0.1.0 5571bd5de58e 17 hours ago 777.4 MB
index.alauda.cn/kiwenlau/serf-dnsmasq 0.1.0 09ed89c24ee8 17 hours ago 206.7 MB

其中hadoop-base鏡像是基于serf-dnsmasq鏡像的，hadoop-slave鏡像和hadoop-master鏡像都是基于hadoop-base鏡像。所以其實(shí)4個(gè)鏡像一共也就777.4MB。

2. 修改鏡像tag
   sudo docker tag d63869855c03 kiwenlau/hadoop-slave:0.1.0
   sudo docker tag 7c9d32ede450 kiwenlau/hadoop-master:0.1.0
   sudo docker tag 5571bd5de58e kiwenlau/hadoop-base:0.1.0
   sudo docker tag 09ed89c24ee8 kiwenlau/serf-dnsmasq:0.1.0

查看修改tag后鏡像：
sudo docker images

運(yùn)行結(jié)果：
REPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED VIRTUAL SIZE
index.alauda.cn/kiwenlau/hadoop-slave 0.1.0 d63869855c03 17 hours ago 777.4 MB
kiwenlau/hadoop-slave 0.1.0 d63869855c03 17 hours ago 777.4 MB
index.alauda.cn/kiwenlau/hadoop-master 0.1.0 7c9d32ede450 17 hours ago 777.4 MB
kiwenlau/hadoop-master 0.1.0 7c9d32ede450 17 hours ago 777.4 MB
kiwenlau/hadoop-base 0.1.0 5571bd5de58e 17 hours ago 777.4 MB
index.alauda.cn/kiwenlau/hadoop-base 0.1.0 5571bd5de58e 17 hours ago 777.4 MB
kiwenlau/serf-dnsmasq 0.1.0 09ed89c24ee8 17 hours ago 206.7 MB
index.alauda.cn/kiwenlau/serf-dnsmasq 0.1.0 09ed89c24ee8 17 hours ago 206.7 MB

之所以要修改鏡像，是因?yàn)槲夷J(rèn)是將鏡像上傳到Dockerhub, 因此Dokerfile以及shell腳本中得鏡像名稱都是沒有alauada前綴的，sorry for this....不過改tag還是很快滴。若直接下載我在DockerHub中的鏡像，自然就不需要修改tag...不過Alauda鏡像下載速度很快的哈~

3.下載源代碼

git clone https://github.com/kiwenlau/hadoop-cluster-docker

為了防止GitHub被XX，我把代碼導(dǎo)入到了開源中國的Git倉庫：
git clone http://git.oschina.net/kiwenlau/hadoop-cluster-docker

4. 運(yùn)行容器
   cd hadoop-cluster-docker
   ./start-container.sh

運(yùn)行結(jié)果：
start master container...
start slave1 container...
start slave2 container...
root@master:~#

一共開啟了3個(gè)容器，1個(gè)master, 2個(gè)slave。開啟容器后就進(jìn)入了master容器root用戶的根目錄（/root）。

查看master的root用戶家目錄的文件：
ls

運(yùn)行結(jié)果：
hdfs run-wordcount.sh serf_log start-hadoop.sh start-ssh-serf.sh

start-hadoop.sh是開啟hadoop的shell腳本，run-wordcount.sh是運(yùn)行wordcount的shell腳本，可以測(cè)試鏡像是否正常工作。

5.測(cè)試容器是否正常啟動(dòng)（此時(shí)已進(jìn)入master容器）

查看hadoop集群成員：
serf members

運(yùn)行結(jié)果：
master.kiwenlau.com 172.17.0.65:7946 alive
slave1.kiwenlau.com 172.17.0.66:7946 alive
slave2.kiwenlau.com 172.17.0.67:7946 alive

若結(jié)果缺少節(jié)點(diǎn)，可以稍等片刻，再執(zhí)行“serf members”命令。因?yàn)閟erf agent需要時(shí)間發(fā)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)。

測(cè)試ssh：
ssh slave2.kiwenlau.com

運(yùn)行結(jié)果：
Warning: Permanently added 'slave2.kiwenlau.com,172.17.0.67' (ECDSA) to the list of known hosts.
Welcome to Ubuntu 15.04 (GNU/Linux 3.13.0-53-generic x86_64)

• Documentation: https://help.ubuntu.com/
  The programs included with the Ubuntu system are free software;
  the exact distribution terms for each program are described in the
  individual files in /usr/share/doc/*/copyright.
  Ubuntu comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY, to the extent permitted by
  applicable law.
  root@slave2:~#

退出slave2：
exit

運(yùn)行結(jié)果：
logout
Connection to slave2.kiwenlau.com closed.

若ssh失敗，請(qǐng)稍等片刻再測(cè)試，因?yàn)閐nsmasq的dns服務(wù)器啟動(dòng)需要時(shí)間。測(cè)試成功后，就可以開啟Hadoop集群了！其實(shí)你也可以不進(jìn)行測(cè)試，開啟容器后耐心等待一分鐘即可！

6. 開啟Hadoop
   ./start-hadoop.sh

上一步ssh到slave2之后，請(qǐng)記得回到master啊！運(yùn)行結(jié)果太多，忽略，Hadoop的啟動(dòng)速度取決于機(jī)器性能....

7. 運(yùn)行wordcount

./run-wordcount.sh

運(yùn)行結(jié)果：
input file1.txt:
Hello Hadoop

input file2.txt:
Hello Docker

wordcount output:
Docker 1
Hadoop 1
Hello 2

wordcount的執(zhí)行速度取決于機(jī)器性能....

四. N節(jié)點(diǎn)Hadoop集群搭建步驟

1. 準(zhǔn)備工作
   參考第二部分1~3：下載鏡像，修改tag，下載源代碼
   注意，你可以不下載serf-dnsmasq，但是請(qǐng)最好下載hadoop-base，因?yàn)閔adoop-master是基于hadoop-base構(gòu)建的。

2. 重新構(gòu)建hadoop-master鏡像

./resize-cluster.sh 5

不要擔(dān)心，1分鐘就能搞定
你可以為resize-cluster.sh腳本設(shè)不同的正整數(shù)作為參數(shù)數(shù)1, 2, 3, 4, 5, 6...

3. 啟動(dòng)容器

./start-container.sh 5

你可以為start-container.sh腳本設(shè)不同的正整數(shù)作為參數(shù)數(shù)1, 2, 3, 4, 5, 6...
這個(gè)參數(shù)呢，最好還是得和上一步的參數(shù)一致:)
這個(gè)參數(shù)如果比上一步的參數(shù)大，你多啟動(dòng)的節(jié)點(diǎn)，Hadoop不認(rèn)識(shí)它們..
這個(gè)參數(shù)如果比上一步的參數(shù)小，Hadoop覺得少啟動(dòng)的節(jié)點(diǎn)掛掉了..

4. 測(cè)試工作
   參考第三部分5~7：測(cè)試容器，開啟Hadoop，運(yùn)行wordcount
   請(qǐng)注意，若節(jié)點(diǎn)增加，請(qǐng)務(wù)必先測(cè)試容器，然后再開啟Hadoop, 因?yàn)閟erf可能還沒有發(fā)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)，而dnsmasq的DNS服務(wù)器表示還沒有配置好服務(wù)
   測(cè)試等待時(shí)間取決于機(jī)器性能....

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作者介紹
劉凱(KiwenLau)：畢業(yè)于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，目前在日本國立信息學(xué)研究所攻讀云計(jì)算方向的博士學(xué)位，近期專注于Docker技術(shù)的研究。個(gè)人站點(diǎn)：GitHub, 博客
2 分享 2015-05-24